Supercomputersimuleringer låser op for et gammelt rumvejr-puslespil

Forskere har længe stillet spørgsmålstegn ved, hvorfor udbruddene af varm gas fra solen ikke afkøles så hurtigt som forventet, og har nu brugt en supercomputer til at finde ud af det.

Holdet vil sammenligne simuleringerne med 'rigtige' data fra Solar Orbiter-missionen, med håbet om, at det vil bekræfte deres forudsigelser og give et endegyldigt svar.

Solvinden er en strøm af ladede partikler, der kontinuerligt skydes ud fra solen og ind i solsystemet. Disse udstødninger påvirker i høj grad forholdene i vores solsystem og rammer konstant Jorden.

Påvirkninger på Jorden

Hvis solvinden er særlig kraftig, det kan give problemer med:

• satellitter
• astronauter i rummet
• mobiltelefoner
• transportere
• el-net

For at kunne forudsige og forberede sådanne rumvejrbegivenheder, et hold videnskabsmænd forsøger at løse de mysterier, som rumvejret rummer. Dette inkluderer, hvordan solvinden opvarmes og accelereres.

Holdet, med finansiering fra Science and Technology Facilities Council (STFC) og ledet af UCL, kørte og analyserede simuleringer af solvinden på en kraftig supercomputer.

Simuleringerne blev udført ved hjælp af Distributed Research, der anvender Advanced Computing (DiRAC) high performance computing (HPC) facilitetens Data Intensive at Leicester service, finansieret af STFC.

Når solvinden rammer Jorden, det er næsten 10 gange varmere end forventet, med en temperatur på omkring 100, 000 til 200, 000 grader Celsius. Solens ydre atmosfære, hvor solvinden stammer fra, er typisk en million grader Celsius.

Simulering af solvinden

Ved at bruge disse simuleringer, holdet udledte, at solvinden forbliver varm i længere tid på grund af magnetisk genforbindelse i lille skala, der dannes i solvindens turbulens.

Dette fænomen opstår, når to modstående magnetfeltlinjer brydes og genforbindes med hinanden, frigiver enorme mængder energi. Dette er den samme proces, der udløser store udbrud, der bryder ud fra solens ydre atmosfære.

Hovedforfatter Jeffersson Agudelo fra UCL sagde:"Magnetisk genforbindelse sker næsten spontant og hele tiden i den turbulente solvind. Denne type genforbindelse sker typisk over et område på flere hundrede kilometer - hvilket er virkelig lille sammenlignet med rummets enorme dimensioner. Ved at bruge supercomputeres kraft, vi har været i stand til at nærme os dette problem som aldrig før. De magnetiske genforbindelsesbegivenheder, vi observerer i simuleringen, er så komplicerede og asymmetriske, vi fortsætter vores analyse af disse begivenheder."

Brug af Solar Orbiter-data

For at bekræfte deres forudsigelser, holdet vil sammenligne deres data med dem, der er indsamlet af Den Europæiske Rumorganisations (ESA) seneste flagskibsmission, Solar Orbiter.

Solar Orbiter er designet til at finde oprindelsen og årsagerne til solvinden og studere vores sols virkemåde.

Agudelo forklarede:"Dette er en utrolig spændende tid at kombinere enorme plasmasimuleringer med de seneste Solar Orbiter-observationer. Vores forståelse af genforbindelse og turbulens kan tage et stort spring fremad ved at kombinere vores simuleringer med de nye data fra Solar Orbiter."

Et af instrumenterne ombord på rumfartøjet er STFC RAL Space's Spectral Investigation of the Coronal Environment (SPICE) instrument. Instrumentet hjælper med at løse en af ​​solens hemmeligheder - hvor kommer solvinden fra, og hvordan slipper den ud af solen.